動車組測速測距系統(tǒng)設(shè)計

1、 傳感器研究性作業(yè)動車測速測距組長：習(xí)佳威 組員：張謙 、張慶航第五小組目錄系統(tǒng)解決方案流程圖及硬件框圖信號采集模塊調(diào)理電路誤差修正了解動車組的傳動方式以及測速系統(tǒng)對比各中傳感器的優(yōu)缺點及動車特點傳感器的類型選擇以及安裝供電設(shè)計確定具體測量方案路思決解CRH5 型動車組傳動系統(tǒng)由牽引電機、安全裝置、萬向軸、齒輪傳動箱和輪對組成(圖1)。電機沿縱向布置在車體下方, 并采用螺旋彈簧實現(xiàn)彈性懸掛。齒輪傳動箱通過軸承安裝在動軸上, 齒輪箱回轉(zhuǎn)反作用桿安裝在齒輪箱下方。反作用桿在齒輪箱端裝有橡膠彈性關(guān)節(jié), 在構(gòu)架端裝有球形關(guān)節(jié)軸承。電機驅(qū)動扭矩傳遞路線為: 牽引電機安全裝置萬向軸齒輪傳動箱輪對。動力制動

2、力矩的傳遞路線與驅(qū)動路線相反.前言系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案為測量動車速度，我們打算測量萬向軸的轉(zhuǎn)速來換算成動車運行速度。本次課程設(shè)計使用點光源激光器發(fā)出激光束，在對側(cè)感光二極管接收激光，通過周期性的遮光和擋光，將光信號的變化轉(zhuǎn)化為點信號的變化，再對電信號處理及計算，實現(xiàn)對動車模型速度的測量。CRH5 型動車組傳動系統(tǒng)系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案歐姆龍（Omnon）E3Z系列中的E3Z-T81光電傳感器。傳感器型號傳感器型號1.保證保證低溫工作低溫工作性能性能使用環(huán)境溫度范圍可達40+55C （主要機型為接插件型）。還備有低溫環(huán)境下也能保持高耐久性的傳感器I/O接插件（PUR電纜制）。2.提高提高了光軸和機械軸的了

3、光軸和機械軸的一致性一致性光軸和機械軸的偏差控制在2.5以內(nèi)，只需配合機械軸進行安裝，即可與光軸實現(xiàn)高精度對準(zhǔn)。（對射型、回歸反射型）3.即使即使接線出錯，也能保護接線出錯，也能保護傳感器傳感器配備輸出反接保護功能。（輸出線路增加反接保護用二極管）傳感器的安裝方式傳感器的安裝方式采用的是對射式光電傳感器采用的是對射式光電傳感器在在萬向萬向軸軸上安裝一個多孔光圈盤上安裝一個多孔光圈盤（測速齒輪），（測速齒輪），隨著隨著萬向萬向軸軸的轉(zhuǎn)動，的轉(zhuǎn)動，光線不斷的通過和被阻擋，使光電光線不斷的通過和被阻擋，使光電式傳感器產(chǎn)生電脈沖，記錄脈沖數(shù)式傳感器產(chǎn)生電脈沖，記錄脈沖數(shù)目來測量測速齒輪的轉(zhuǎn)速，也即目來

4、測量測速齒輪的轉(zhuǎn)速，也即動動車組車組萬向萬向軸軸的轉(zhuǎn)速。再通過公式計的轉(zhuǎn)速。再通過公式計算得最終的動車組的瞬時速度算得最終的動車組的瞬時速度v v，而動車運行距離而動車運行距離x x可以通過由速度可以通過由速度v v對時間積分得到對時間積分得到。流程圖及硬件框圖流程圖及硬件框圖信號采集模塊信號調(diào)理模塊數(shù)據(jù)計算模塊光信號光電傳感器電信號濾波隔離放大計數(shù)器速度/距離計算、顯示整形如果投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達受光部的量將會發(fā)生變化。受光部將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電信號，進行輸出，這樣就實現(xiàn)了光電的轉(zhuǎn)換。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍色來判斷顏色）和紅外光。當(dāng)投射光線照

5、射到光敏元件時，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為高電平“1”；當(dāng)投射光線被遮擋時，光敏三極管截止，CE不通，光敏三極管截止，輸出為低電平“0”。信號采集模塊個調(diào)理模塊節(jié)環(huán)各施密特整形低頻濾波器運算放大器信號隔離調(diào)理電路調(diào)理電路施密特整形施密特整形作用原理A AB B信號隔離的目的在于從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使測控裝置與現(xiàn)場僅保持信號聯(lián)系，而不直接發(fā)生電的聯(lián)系。隔離的實質(zhì)是把引進的干擾通道切斷，從而達到隔離現(xiàn)場干擾的目的。測控裝置與現(xiàn)場信號之間、弱電和強電之間，常用的隔離方式有光電隔離、繼電器隔離、變壓器隔離、隔離放大器等。另外，在布線上也應(yīng)該注

6、意隔離。設(shè)計中，我們采用的是光電隔離，也叫光耦隔離。光電耦合器件將發(fā)光元件和受光元件組合在一起，通過電-光-電這種轉(zhuǎn)換，利用“光”這一環(huán)節(jié)完成隔離功能，使輸入和輸出在電氣上是完全隔離的。信號隔離信號隔離測速測距公式推導(dǎo)測速測距公式推導(dǎo)運行速度運行速度/(kmh-1)車輪直徑車輪直徑/(m)齒輪傳動齒輪傳動比比萬向軸轉(zhuǎn)速萬向軸轉(zhuǎn)速/(rmin-1)2000.89（新輪）2.529822000.85（半磨耗輪）2.531222000.81（全磨耗輪）2.532762500.89（新輪）2.537272500.85（半磨耗輪）2.539032500.81（全磨耗輪）2.540962750.89（新輪

7、）2.54100表格 1- CRH5 型動車組運行速度與萬向軸轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系誤差誤差修正修正車速誤差的修正：齒輪傳動誤差、車輪磨損產(chǎn)生的輪徑變化、運行過程中的空轉(zhuǎn)和滑行等對測量的結(jié)果都會產(chǎn)生較大的誤差。必須盡可能地降低以上因素所帶來的誤差。誤差處理：1.從理論上講，對于特定工作齒廓，可使其在傳動中傳動比為一個常數(shù)，以保證精確地傳遞運動；但齒輪在加工和安裝中都會產(chǎn)生誤差，因此，實際齒輪在傳動中傳動比難以保持恒定 ；2.輪徑修正問題。列車在運行中車輪的磨損和形變是產(chǎn)生速度傳感器較大誤差的另一個原因。對此，可采用輪徑校準(zhǔn)技術(shù)保證列車位置計算的精確性。當(dāng)列車更換新輪或車輪磨損時，系統(tǒng)需及時校正車輪輪徑值大小以保證列車位置的精確性：列車定位系統(tǒng)采用2個信標(biāo)之間的已知距離進行輪徑值校準(zhǔn)，即當(dāng)列車在平直軌道上連續(xù)通過2個有效信標(biāo)，并及時讀取其中有效位置信息后，系統(tǒng)將根據(jù)2信標(biāo)間的有效距離計算出當(dāng)前列車車輪的輪徑值。位置誤差的修正：位置誤差的修正：1.信標(biāo)安裝于軌旁，存儲著線路絕對物